pax расширение пределов производится изменением сопротивления до бавочного резистора.
При измерении малых токов напряжений термо-ЭДС термопар ока зывается небольшой, поэтому к выходу термоэлектрических преобразо вателей подключают усилитель постоянного тока, а измерительный при бор подключают к выходу усилителя. Таким образом молено снизить предел измерений термоэлектрических амперметров и вольтметров.
Основными достоинствами термоэлектрических приборов являются высокая точность измерений в широком диапазоне частот и независи мость показаний приборов от формы кривой измеряемого переменного тока (термоэлектрические амперметры имеют классы точности 1,0 и 1,5).
К недостаткам термоэлектрических приборов следует отнести малую перегрузочную способность, ограниченный срок службы термопреобразо вателей даже при нормальных условиях, большое собственное потреб ление энергии, неравномерность шкалы;
Глава в о с ь м а я
ПРИБОРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ
8.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ. УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЗМА
Работа электромагнитных измерительных механизмов основана на взаимодействии магнитного поля, создаваемого катушкой, по обмотке которой протекает измеряемый ток, с одним или несколькими ферромаг нитными сердечниками.
Получили распространение три конструкции измерительных меха низмов: с плоской катушкой, с круглой катушкой, с замкнутым магнитопроводом.
Измерительный механизм с плоской катушкой (рис. 8.1) состоит из неподвижной катушки 1 с обмоткой из медного провода. Подвижная часть представляет собой сердечник 2 в виде лепестка. В щитовых при
борах он выполняется обычно из электротехнической (кремнистой) ста ли, а в точных переносных приборах — из пермаллоя. Сердечник эксцен трично насажен на одну ось со стрелкой. В зависимости от напряжен ности магнитного поля, т. е. в зависимости от тока, протекающего по обмотке, сердечник больше или меньше втягивается внутрь катушки, поворачивая ось со стрелкой. Спиральная пружина создает при закручи вании противодействующий момент. Для успокоения подвижной части в электромагнитных механизмах применяют обычно воздушные или жид костные успокоители.
Рис. 8.1. Электромагнитный изме рительный механизм с плоской ка тушкой
Рис. 8.2. Электромагнитный изме рительный механизм с замкнутым магнитопроводом
В механизмах с круглой катушкой внутри катушки имеются два сердечника. Один из них неподвижный, второй, укрепленный на оси,— подвижный. При протекании по обмотке катушки измеряемого тока оба сердечника намагничиваются одноименно и отталкиваются друг от дру га. В результате подвижный сердечник вместе с осью и другими дета лями, укрепленными на ней, поворачивается на некоторый угол.
Одним из существенных недостатков электромагнитных измеритель ных механизмов с плоской или круглой катушкой является сильное влияние внешних магнитных полей. Это объясняется тем, что собствен ное магнитное поле таких механизмов невелико. Для защиты от влия ния внешних полей применяются два способа: астазированне и экранирование.
В астатическом измерительном механизме на оси подвижной части укреплены два одинаковых сердечника, каждый из которых размеща ется в магнитном поле одной из катушек, включенных между собой по следовательно и встречно, т. е. магнитные потоки обеих катушек проти воположно направлены. На подвижную часть в таком механизме дей ствуют два вращающих момента, каждый из которых создается одним из сердечников и действующей на него катушкой. Если такой измери тельный механизм попадает в равномерное внешнее поле, то один из моментов, для которого направления собственного и внешнего полей совпадают, увеличится, а второй на столько же ослабится. Суммарный вращающий момент при этом не зависит от внешнего поля,
Недостатки астатического измерительного механизма заключаются в усложнении и удорожании конструкции, а также в том, что астазирование исключает влияние только равномерных полей.
При магнитном экранировании измерительный механизм помешает ся внутрь замкнутой оболочки из ферромагнитного материала с большой магнитной проницаемостью (обычно пермаллоя). Действие такого эк рана заключается в том, что магнитные линии внешнего магнитного поля замыкаются внутри стенок экрана, почти не проникая во внутреннюю область. Для улучшения магнитной защиты можно применить два и бо лее экранов.
Механизмы с замкнутым магнитопроводом (рис. 8.2) являются бо лее совершенными по сравнению с рассмотренными. Они состоят из ка тушки 1, расположенной на неподвижном магннтопроводе с двумя па рами полюсных наконечников 3 и 5. Магнитопровод 2 и полюсные
наконечники выполнены из магнитомягкого материала. Подвижный сер дечник 4 из пермаллоя укреплен на оси и может перемещаться между
полюсными наконечниками. В механизмах с замкнутым магнитопрово дом собственное магнитное поле сильнее, поэтому такие приборы не эк-, ранируют.
По своему устройству электромагнитные измерительные механизмы являются самыми простыми среди измерительных механизмов приборов других групп.
8.2. ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ. УРАВНЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
При протекании в катушке с индуктивностью L постоянного тока / электромагнитная энергия поля WBM выступает как энергия магнитного
поля и равна
WaK=Ll*l2.
На основании (4.2) можно определить вращающий момент элек тромагнитного измерительного механизма
(8. 1)
При протекании в обмотке катушки переменного тока i(t)— Imsin a>t
подвижная часть вследствие своей инерционности реагирует на среднее значение вращающего момента, равное
Т
О
где I — действующее значение переменного тока в обмотке.
— 1 Ч Ш а = Wa.
2
Отсюда уравнение преобразования
а = pd L ld a . (8.2)
Из (8.2) видно, что шкала электромагнитного прибора неравномер ная. Характер шкалы зависит от квадрата тока в катушке и множителя dL/da, т. е. от закона изменения индуктивности с изменением угла по
ворота сердечника. |
Подбором формы сердечника и его расположения |
в катушке можйо |
получить практически равномерную шкалу, начиная |
с 15—25 % верхнего предела диапазона измерений.
Кроме того, из (8.2) следует, что знак угла поворота подвижной части не зависит от направления тока в катушке, поэтому электромаг нитные приборы можно применять для измерений в цепях постоянного и переменного тока. При переменном токе показания пропорциональны действующему значению измеряемого тока или напряжения. Градуи ровку прибора можно производить при постоянном токе.
При работе измерительного механизма электромагнитной системы на переменном токе в окружающих металлических частях и сердечнике возникают вихревые токи, размагничивающие сердечник. Вследствие это го показания прибора на переменном токе немного меньше, чем на по стоянном. При измерении токов промышленной частоты это различие невелико, но с ростом частоты измеряемого тока различие в показаниях становится заметнее.
Электромагнитные приборы проще по конструкции и дешевле при боров других систем, надежны в работе и из-за отсутствия токоподводов к подвижной части способны выдерживать большие перегрузки, пригодны для работы на постоянном и переменном токе.
Недостатки электромагнитных приборов: неравномерная шкала, влияние внешних магнитных полей на механизмы без магнитопровода и большое собственное потребление мощности.
Электромагнитные измерительные механизмы используются в ам перметрах, вольтметрах, фазометрах и частотомерах. Благодаря отме ченным достоинствам электромагнитные механизмы используются в технических щитовых амперметрах и вольтметрах класса точности 1,0 и более низких классов для измерений в цепях переменного тока. Кроме того, они применяются в переносных многопредельных приборах класса точности 0,5.
Широкое применение на переменном токе находят также электро магнитные логометрические механизмы.
ПО
Поскольку катушка электромагнитного измерительного механизма, по обмотке которой протекает измеряемый ток, неподвижна, ее можно намотать проводом относительно большого сечения. Вследствие этого амперметры этой системы можно применять для непосредственного из мерения весьма больших токов. Отечественная промышленность выпус кает электромагнитные амперметры для непосредственного включения на токи до 200 А. В этих амперметрах обмотка катушки выполнена в виде одного витка из толстой медной шины. Амперметры для прямого включения на токи больше 200 А не изготовляются из-за нагрева ши ны и сильного влияния на показания прибора магнитного поля токо подводящих проводов. Шунты для расширения пределов измерения электромагнитных амперметров не применяют.
Диапазоны измерения электромагнитных амперметров, работающих на переменном токе, можно расширять с помощью измерительных транс форматоров тока.
Электромагнитные щитовые амперметры обычно выпускаются одно предельными, а переносные амперметры — многопредельными (до четы рех пределов измерения). Изменение предела измерения производится путем секционирования обмотки катушки и включения секций последо вательно и параллельно.
Из дополнительных погрешностей электромагнитных амперметров следует отметить температурную, частотную и погрешности от гисте резиса.
Температурная погрешность обусловлена зависимостью упругости пружинок или растяжек от температуры. С этой погрешностью следует считаться только для приборов класса точности 0,2 и более точных. Изменение сопротивления обмотки катушки из-за влияния внешней тем пературы не вызывает погрешности, так как весь измеряемый ток про ходит по обмотке.
Частотная погрешность, возникающая главным образом из-за вих ревых токов в сердечнике и других металлических частях измерительно го механизма, невелика и сказывается только на высоких частотах. По грешность от гистерезиса проявляется при измерениях в цепях посто янного тока как различие показаний при изменении направления тока через прибор. Для уменьшения этой погрешности сердечник выполняют из материала с малой коэрцитивной силой, например из пермаллоя.
В вольтметрах электромагнитной системы последовательно с ка тушкой измерительного механизма включается добавочный безреактивный резистор из манганина /?д. Для компенсации температурной по грешности вольтметров необходимо, чтобы отношение сопротивления добавочного резистора из манганина к сопротивлению катушки из меди было достаточно велико (не меньше некоторого значения, определяемого
1U |
Т |
______ |
классом точности прибора). Обычно у вольтмет- |
V |
А |
~ |
ров на напряжения свыше 100 В это условие со- |
J |
^д11 |
s s |
блюдается, и диапазоны измерения их расширя- |
| |
Т____I |
ются за счет изменения сопротивлений добавоч |
|
|
|
|
ных резисторов при неизменном токе полного от |
клонения.
В некоторых конструкциях вольтметров с замкнутым магнитопроводом катушку наматывают манганиновым проводом, благодаря чему отпадает надобность в отдельном добавочном резисторе. Показания та ких вольтметров мало зависят от температуры.
Изменение частоты вызывает погрешность показаний вольтметров. Объясняется это тем, что с повышением частоты увеличивается реак тивная составляющая сопротивления катушки вольтметра и, следова тельно, уменьшается ток в цепи прибора, показания его уменьшаются. Для уменьшения этой погрешности вводят частотную компенсацию с помощью включения конденсатора С параллельно добавочному резис тору # д (рис. 8.3),
Отечественная промышленность выпускает щитовые однопредельные амперметры классов точности 1,0; 1,5; 2,5 на токи до 300 А со встро енными трансформаторами тока и до 15 кА с наружными трансформа торами тока; переносные амперметры класса точности 0,5 с верхними пределами измерений от 10 мА до 10 А на частоты до 1500 Гц; щитовые вольтметры классов точности 1,0; 1,5; 2,5 с верхними пределами изме рений от 0,5 до 600 В непосредственного включения и до 450 кВ — с транс форматорами напряжения на фиксированные частоты от 50 до 1000 Гц; переносные вольтметры класса точности 0,5 с верхними пределами из мерений от 1,5 до 600 В.
Г л а'в а д е в я т а я
ПРИБОРЫ ЭЛЕКТРО-
ИФЕРРОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМ
9.1.ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
Принцип действия измерительного механизма электро динамической системы основан на взаимодействии магнит ных полей неподвижной и подвижной катушек с токами.
Неподвижная катушка 1 (рис. 9.1) обычно выполняет
ся из двух одинаковых частей, разделенных воздушным
Рис. 9.1. Измерительный механизм электро динамической системы
зазором, в котором располагается ось прибора. Кроме того, измене нием расстояния между половинами катушек 1 можно менять конфигу
рацию магнитного поля, а значит, влиять на характер шкалы. Непо движные катушки изготовляют из медного провода намоткой его на круглый или прямоугольный кар кас. Подвижная катушка 2 выпол
няется |
обычно |
бескаркасной |
медным |
или алюминиевым прово |
|
дом и укрепляется |
на оси или рас |
|
тяжках. Противодействующий момент создается пру жиной или растяжками. Эти элементы одновременно игра ют роль токоподводов. Успокоение подвижной части обес печивается воздушным или магнитоиндукционным успоко ителем.
Собственное магнитное поле электродинамических ме ханизмов невелико, поскольку магнитные силовые линии замыкаются по воздуху. Поэтому электродинамические ме ханизмы подвержены влиянию внешних магнитных полей. Для защиты от них применяется экранирование или астазирование. Сущность их та же, что и в электромагнитных механизмах. Чаще применяют экранирование как более простой и дешевый способ защиты.
При протекании постоянных токов 1Х и / 2 в обмотках
катушек измерительного механизма возникают силы, стре мящиеся повернуть подвижную часть так, чтобы магнит ные потоки подвижной и неподвижной катушек совпали.
Электромагнитная энергия |
№Эм выступает в данном |
слу |
чае как энергия магнитного поля двух катушек |
|
|
К = L x I \n + |
L 2 ц р . + М п /, / 2, |
(9 1 ) |
где Lt и Lz — индуктивности неподвижной и подвижной катушек; М\2 — взаимная индуктивность между ними.
Индуктивности катушек не зависят, а взаимная индук тивность М\2 зависит от угла поворота подвижной части,
поэтому вращающий момент
Мвр = dWJda = 1Х/ 2dMl2fda. |
(9.2) |
Если противодействующий момент создается упругими элементами, то для режима установившегося отклонения согласно (4.4) получим
А / 2 d M 12fd a = W a ,
откуда уравнение преобразования будет
а = ± l ^ d M j J d a . |
(9.3) |
Из ’(9.3) видно, что отклонение подвижной части зави сит от произведения токов и от закона изменения взаим ной индуктивности между неподвижной и подвижной ка тушками.
Рассмотрим функционирование измерительного меха низма при протекании по его катушкам переменного тока. Пусть по неподвижной и подвижной катушкам протекают токи ii (t) и 1*2(0 соответственно
»i(0 = / 1т sin
А $ = A m s i n M — ф).
Мгновенное значение вращающего момента
т вр (0 = к (0 *2 (0 d M J d a . |
(9.4) |
Из-за инерционности подвижная часть реагирует на среднее значение момента Afflp,cp
т |
т |
|
Мвр,ср = Jm BP (0 & = — |
fAm Am Sin at Sin ( |
— ф) X |
о |
0 |
|
X d M 12/d a = A A cos <p d M 12fda,t |
(9.5) |
|
где 11 и I z —действующие значения токов в катушках.
Отсюда видно, что при включении электродинамиче ского механизма в цепь переменного тока вращающий мо мент, а следовательно, и угол отклонения пропорциональ ны произведению действующих значений токов в катуш ках и косинусу угла сдвига фаз между ними.
В отличие от рассмотренных ранее систем приборов электродинамические приборы содержат две цепи тока, что позволяет применять их в качестве не только ампер метров и вольтметров, но и ваттметров, фазометров и др.
Уравнение преобразования электродинамического ме ханизма на переменном токе приобретает вид
оь — |
A A cos Ф d M ^ d a . |
(9.6) |
шает собственное потребление мощности прибора. Собст венное магнитное поле в ферродинамических механизмах сильное, поэтому влияние внешних магнитных полей ослаб ляется. Однако наличие магнитопровода связано с появ лением погрешностей от гистерезиса и вихревых токов, поэтому ферродинамические приборы уступают по точно сти электродинамическим.
Для уменьшения погрешностей от вихревых токов пла стины магнитопровода изолируются друг от друга. Из тех же соображений подвижная катушка 3 выполняется бес
каркасной.
Выражения вращающего момента (9.2) и (9.5), полу ченные для электродинамического механизма, остаются в основном справедливыми и для ферродинамического ме ханизма. Но в связи с тем, что вращающий момент ферро динамического механизма возникает в результате взаимо
действия тока / 2 в подвижной катушке |
и потока CDi (маг |
|||
нитной индукции В i), создаваемого |
в |
воздушном |
зазоре |
|
неподвижной катушкой, в '(9.5) |
войдет не cosqp=cos (/i/2), |
|||
s |
|
|
|
|
a cos ’(B i/2). Так как магнитное |
поле |
в воздушном |
зазоре, |
|
где перемещается подвижная катушка, равномерное и ра
диальное, dM\2ld a — const |
и среднее значение |
вращающе |
го момента можно представить выражением |
|
|
Мвр.ср = |
сВх/ 2 cos (Вг / 2), |
(9.7) |
где с — коэффициент, зависящий от конструктивных пара
метров и выбора системы единиц.
Если допустить, что при работе используется линейный участок кривой намагничивания материала магнитопрово- д'а, то индукция В\ пропорциональна току 1\, Угол между В\ и 1\, обусловленный потерями в стали, практически
очень мал. Если этим углом пренебречь, то
Л^вр.ср == С\ / ] 12 COS ф. |
(9 .8) |
Уравнение преобразования принимает вид
a = -gf-/1/ 2cos9. |
(9.9) |
Ферродинамические приборы обычно используются в качестве щитовых и переносных приборов переменного то ка, а также как самопишущие приборы.
Отечественная промышленность выпускает тряско-, виб-
Ш
Рнс. 9.3. Схемы электродинамических амперметров
ро- и ударопрочные щитовые ферродинамические ампер метры и вольтметры классов точности 1,5 и 2,5; перенос ные амперметры и вольтметры класса точности 0,5; щитовые и переносные ваттметры классов точности 0,2 и 0,5. Применяются они преимущественно на переменном токе промышленной частоты.
9.2. АМПЕРМЕТРЫ И ВОЛЬТМЕТРЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ И ФЕРРОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМ
В электродинамических миллиамперметрах, предназна ченных для измерения токов до 0,5 А, применяют схему последовательного соединения подвижной 2 и неподвиж ной 1 катушек (рис. 9.3,а). При этом через обе катушки
протекает один и тот же ток, угол <р=0 и (9.6) принимает вид
a = - ~ I 2dM12/da. |
(9.10) |
В амперметрах на токи свыше 0,5 А подвижная и непо движная катушки включаются параллельно (рис. 9.3,6). Сопротивления Rm и Rr2 подобраны так, чтобы ток / 2 не превышал допустимого значения. В этой схеме I[= K J\ l 2 = K 2I и (9.6) приводится к виду
а = - ^ К 1 К г Р d M l2 / d a . |
,(9.11) |
Из (9.10) и (9.11) видно, что угол отклонения подвиж ной части электродинамических амперметров зависит от квадрата измеряемого тока / 2 и производной dMl2/d<x. Ес
ли бы dMi2/fl?a==const, то шкала прибора была бы квад ратичной. Однако в применяемых конструкциях dM 12/ da,
'Умёныиается с увеличением а, что приближает шкалу к равномерной, начиная примерно с 25 % ее длины.
Электродинамические амперметры обычно выпускают ся на два предела измерения. Неподвижная катушка таких приборов выполняется из двух одинаковых секций. Пе-
вследствие неодинакового изменения сопротивления этих ветвей. Для компенсации температурной погрешности вы равнивают температурные коэффициенты сопротивления
цепей подвижной и неподвижной |
катушек соответствую |
щим подбором резисторов R nl и |
из манганина и меди. |
При изменении частоты измеряемого тока изменяются соотношения между активными и реактивными сопротив лениями цепей неподвижной и подвижной катушек, вслед ствие чего появляется частотная погрешность. Для ее уменьшения необходимо обеспечить равенство постоянных времени цепей неподвижной и подвижной катушек. Этого можно достичь, если подобрать сопротивления /?дi и /?д2
так, чтобы L I/ R I = L 2/ R 2, где L\ |
и L2 —индуктивности, а |
R u R 2 — активные составляющие |
полных сопротивлений |
параллельных ветвей. |
|
В вольтметрах электродинамической системы темпера |
|
турная погрешность обусловлена изменением сопротивле ний катушек и упругости пружин и растяжек. Температур ная погрешность, вызванная изменением сопротивлений ка тушек, тем меньше, чем больше сопротивление добавочно го резистора из манганина по сравнению с сопротивлением катушек. Отношение этих сопротивлений определяется до пускаемой температурной погрешностью прибора.
Частотная погрешность возникает вследствие измене ния индуктивного сопротивления катушек с изменением частоты и может быть скомпенсирована при помощи шун тирования части добавочного резистора /?д1 конденсатором с емкостью С (см. рис. 9.4).
Основная область применения электродинамических амперметров и вольтметров —точные измерения в цепях переменного тока в диапазоне частот от 45—50 Гц до не скольких сотен или тысяч герц. Их применяют также в ка честве образцовых приборов для градуировки и поверки других приборов.
Ферродинамические амперметры и вольтметры имеют такие же схемы включения неподвижных и подвижных ка тушек, как и соответствующие электродинамические при боры. Как и у электродинамических приборов, угол откло нения подвижной части ферродинамических амперметров и вольтметров пропорционален соответственно квадрату из меряемого тока и напряжения. Для улучшения характера шкалы ферродинамических вольтметров и амперметров воздушный зазор магнитопровода делается неравномерным. Это позволяет приблизить шкалу к равномерной.
Ферродинамические вольтметры используются в основ ном как щитовые приборы невысокой точности. Обычно их применяют для измерения отклонений напряжения сети от номинального значения. Поэтому неравномерная шкала, сжатая в начале и растянутая в конце, удобнее равномер ной.
Кроме температурной и частотной погрешностей ферро динамические приборы имеют еще специфические погреш ности, вызванные наличием сердечника. Это погрешности от нелинейности кривой намагничивания, потерь на вих ревые токи в материале магнитопровода и гистерезиса. Первые две погрешности в амперметрах и вольтметрах учи тываются при градуировке. Погрешность от гистерезиса проявляется только при работе на постоянном токе. Для уменьшения этой погрешности магнитопроводы изготовля ют из материалов с малой коэрцитивной силой. Все пере численные причины снижают точность и ограничивают ча стотный диапазон приборов.
Основная область применения ферродинамических ам перметров и вольтметров — измерения в цепях переменного тока промышленной частоты в условиях механических воз действий (тряски, вибрации, ударов) при классе точности приборов 1,5—2,5.
9.3. ВАТТМЕТРЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ И ФЕРРОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМ
Для измерения мощности в цепях постоянного и пере менного тока применяют приборы, называемые ваттмет рами. На практике обычно используются электродинамиче ские и ферродинамические ваттметры.
Схема включения ваттметра для измерения мощности в нагрузке Z BaT показана на рис. 9.5, а. Подвижную и непо
движную катушки такого прибора включают в цепь неза висимо, неподвижную — последовательно с нагрузкой (по следовательная цепь ваттметра или цепь тока), а подйиж-
Рис. 9.5. Электродинамический ваттметр
120
ную вместе с добавочным резистором Яд— параллельно нагрузке (параллельная цепь ваттметра или цепь напря жения). Резистор Яд шунтируют конденсатором С.
Поскольку направление отклонения подвижной части ваттметра зависит от направлений токов в последователь ной и параллельной цепях, для обеспечения правильности включения прибора в исследуемую цепь один зажим по еледователъной и один зажим параллельной цепи обозна чают «*». Это так называемые генераторные зажимы; они должны включаться в линию со стороны генератора, т. е. со стороны поступления энергии.
При измерении мощности по неподвижной катушке про ходит ток нагрузки /. К подвижной катушке подводится напряжение U, и по параллельной цепи проходит ток 1и
I u = U/Ru,
где R v — сопротивление параллельной цепи, равное сумме сопротивлений подвижной катушки и Яд.
Для ваттметра, включенного в цепь постоянного тока, в соответствии с (9.3) имеем
1 Ul |
dM12 __ |
Kj р |
dM12 |
(9.13) |
|
W |
da |
W |
da * |
||
|
где Ki — коэффициент пропорциональности; Р —мощность в нагрузке, Я=£//; Ki — 1/Ru- Отсюда видно, что для по
лучения равномерной шкалы в ваттметрах необходимо по стоянство d M i2/ d a . Это требование удовлетворяется выбо ром формы, размеров и начального положения катушек.
При включении ваттметра в цепь переменного тока с
напряжением и (0 = Umsin at |
и током нагрузки i(/) = |
= / msin(co/—ф) ток в параллельной цепи |
|
iu (t) = Umsln(a)t — b)tZUi |
|
где 2^—-полное сопротивление |
параллельной цепи; б— |
угол отставания по фазе тока 1и от напряжения U из-за наличия индуктивности в параллельной цепи (рис. 9.5,6).
Тогда в соответствии с (9.6)
Учитывая, что чаем
_1__ U]_ |
dM12 |
W ZU |
COS (ф. — 6). |
da |
d M ^ / d a — const и Z u — R u /cosq> , полу
и = |
U I cos бcos (ф —- б), |
(9.14) |
|
W |
|
где К2— (1 /З Д \dNl\2/d a ). Таким образом, отклонение а
пропорционально активной мощности при условии, что 6 = 0, при этом Zu— R v. Следовательно, параллельная цепь
должна иметь чисто активное сопротивление, благодаря чему ток этой цепи совпадает по фазе с напряжением. При выполнении этого условия
а = /С3 /У/ cos ф = /<3 Р, |
(9.15) |
где K9=K*/W .
Условие 6 = 0 можно выполнить для некоторой области частот, например, включением конденсатора С соответст
вующей емкости (рис. 9.5,а). С повышением частоты ус ловие 6 = 0 нарушается и возникает так называемая угло вая погрешность. Более надежным является установление такого соотношения между сопротивлением подвижной об мотки и /?д, когда ток этой обмотки практически полностью определяется Яя и не зависит от сопротивления обмотки.
Как и в вольтметрах электродинамической системы, из менение температуры вызывает изменение параметров це пи подвижной катушки и упругости противодействующих пружин.
Для защиты от влияния внешних магнитных полей при меняют астазирование или чаще экранирование.
Электродинамические ваттметры имеют обычно несколь ко пределов измерения по току и напряжению. Чаще бы вает два предела по току, например 2,5 и 5 А, и несколько пределов по напряжению, например 75, 150, 300 600 В. Такие приборы снабжаются неименованными шкалами, и, для того чтобы найти значение измеряемой мощности, нуж но отсчитанное число делений умножить на цену деления Cw, которая для каждого предела измерения рассчитыва
ется по формуле
Сур — UH0M/ Н0М^ШК»
где t/ном и /ном— номинальные значения напряжения и то ка для тех пределов, на которые включен ваттметр: а Шк — полное число делений шкалы.
Для измерений в цепях с малыми значениями cos tp (например, при измерениях потерь на гистерезис и вихре вые токи в магнитных материалах ваттметровым методом) применяют малокосинусные ваттметры, у которых откло: нение стрелки на полное число делений шкалы имеет мес то при t/ном, /ном и co sq )= 0,l или cos<p=0,2 , указанном на шкале.